專利名稱：瞬時單位線電子模型洪災預警機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種洪災預警機，尤其是涉及ー種瞬時単位線電子模型洪災預警機。
背景技術：
暴雨引致的洪水災害是當今世界最嚴重的自然災害之一，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，這ー災害造成的損失日趨嚴重。根據(jù)暴雨洪水特征規(guī)律和社會狀況條件，研究開發(fā)可靠、實用、簡便、經(jīng)濟的暴雨洪災預警設備，對減少災害損失具有十分重要的社會和經(jīng)濟意義。目前，通過降雨監(jiān)測自動發(fā)布洪災預警的系統(tǒng)或設備，大多是由通信和計算機信息管理中心系統(tǒng)、計算機軟硬件系統(tǒng)、雨水情監(jiān)測系統(tǒng)、預警系統(tǒng)等組成，通過構建跨區(qū)域龐大系統(tǒng)的方式來實現(xiàn)。這種方式存在以下主要缺點
1)雖然現(xiàn)代地面和衛(wèi)星通信手段結合已能實現(xiàn)無盲區(qū)覆蓋，但系統(tǒng)建設費用和運行管理費用非常昂貴，在許多受暴雨洪災威脅的偏遠和散布小區(qū)域幾乎不可能實際應用，形成預警網(wǎng)絡覆蓋死角；
2)整個系統(tǒng)構成復雜，必須構建通信系統(tǒng)、計算機軟硬件系統(tǒng)、雨量監(jiān)測系統(tǒng)和預警系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)設備的安裝和使用操作復雜、運行維護管理困難、運行條件要求苛刻、要求配備專業(yè)技術人員進行系統(tǒng)管理；
3)通信和計算機信息管理中心系統(tǒng)對全系統(tǒng)能否正常運行起著決定性作用，一旦出現(xiàn)系統(tǒng)故障或安全問題，整個系統(tǒng)將全部癱瘓。自然和人為因素對系統(tǒng)的損毀破壞作用影響很大。諸多問題使系統(tǒng)長期可靠穩(wěn)定運行使用十分困難，長期工作運行可靠性較低；
4)這些系統(tǒng)對洪水災害警報發(fā)布的判斷，多采用時段降雨強度判別方法，即當降雨強度達到或超過1、3、6、12小時等特征時段的門限值后發(fā)布預警。預警時段門限值的確定，基本上依靠經(jīng)驗，對于復雜多變的降雨和洪水產生情況，發(fā)布預警的及時度和準確度難以把握；
5)大多數(shù)系統(tǒng)為節(jié)省監(jiān)測信息傳送的通信費用，對實時監(jiān)測的降雨信息采取累積到ー定量后再傳送到計算中心的方式，使系統(tǒng)難以隨時根據(jù)降雨實時變化，對洪水演進情況作出實時判斷。因監(jiān)測、預警和信息處理分處各地距離遙遠，干擾、誤碼等因素影響，信息傳送、分析、處理和防止誤報、漏報等環(huán)節(jié)過程，都將使得預警及時性降低。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技 術問題是，克服現(xiàn)有技術存在的上述缺陷，提供ー種預警及時度和準確度較高，長期工作可靠性高，安裝和使用操作簡單，運行維護方便的瞬時單位線電子模型洪災預警機。本發(fā)明解決其技術問題采用的技術方案是瞬時單位線電子模型洪災預警機，其包括翻斗雨量計，翻斗雨量計與凈雨模擬模塊連接，凈雨模擬模塊與瞬時單位線模擬模塊和損失模擬模塊連接，瞬時單位線模擬模塊與退水模擬模塊和流域輸出監(jiān)測預警模塊連接。
進ー步，所述流域輸出監(jiān)測預警模塊內設有預警提示設備和外接預警提示設備接ロ，預警提示設備可為警笛、聲光報警器或預警提示牌等，以利于增強預警警示效果。進ー步，本發(fā)明還包括能根據(jù)需要實現(xiàn)遠程預警的無線或有線通信發(fā)送裝置，無線或有線通信發(fā)送裝置與流域輸出監(jiān)測預警模塊連接，以利于擴大預警范圍。所述翻斗式雨量計用于實時監(jiān)測降雨量。所述凈雨模擬模塊用于 模擬單位凈雨的產生。所述瞬時単位線模擬模塊用于按水文理論模型模擬流域出口處的徑流水位流量過程和瞬時值。所述損失模擬模塊用于模擬降雨損失，包括植物截留、下滲、填洼與蒸發(fā)等。當降雨強度小于或等于損耗值時，瞬時單位線電子模型洪災預警機并不預警。所述退水模擬模塊用于模擬降水形成地表徑流后，降雨輸入速度増加退水速度也増加的過程。當降雨輸入速度與退水速度在致災值以下達到平衡時，預警機也不會預警。流域輸出監(jiān)測預警模塊用于監(jiān)測到降雨輸入速度達到或超過致災值時，實現(xiàn)實時預警。本發(fā)明可采用模擬電路、數(shù)字電路、單片計算機電路或組合電路等方式實現(xiàn)。本發(fā)明根據(jù)小流域降雨徑流形成原理，參照瞬時單位線水文理論模型設計開發(fā)電子模型電路，對流域內水文演進過程進行全面仿真模擬。由于電子模型設計與水文模型具有十分相似的數(shù)學模型結構，并可通過調整電路參數(shù)來模擬水文模型參數(shù)變化，因此，仿真模擬結果可信度高，適應范圍廣泛。本發(fā)明改變了以計算機通信網(wǎng)絡構建集中管理的監(jiān)測、分析、預警大系統(tǒng)方式，在各個相對獨立的分散小區(qū)域內，用一臺預警機獨立、自動完成降雨監(jiān)測、洪水分析、洪災預警等全部功能，以極少的人力、財力、物力、能耗等資源投入，即可達到可靠、科學、及時、準確地發(fā)布洪災警報的目的。使用本發(fā)明，如需在大范圍內進行降雨監(jiān)測和洪災預警，只要増加瞬時單位線電子模型洪災預警機部署數(shù)量即可。各瞬時單位線電子模型洪災預警機可獨立運行，單個故障不會影響其他監(jiān)測預警機工作。因其設備生產、安裝、使用成本低廉，操作簡單，備份部署方便，可使大范圍應用可靠性獲得極大提升。本發(fā)明結構簡單、緊湊，預警判斷依據(jù)是瞬時單位線理論法，較現(xiàn)有的時段降雨強度經(jīng)驗法更可靠，預警及時度、準確度較高，工作可靠，安裝和操作方便，便于維護，能耗低，使用壽命長，適用范圍廣。


圖I為次降雨徑流分割及徑流過程示意 圖2為本發(fā)明瞬時單位線電子模型洪災預警機結構框 圖3為本發(fā)明一實用電子模型具體實施電路圖。
具體實施例方式以下結合附圖和實施例對本發(fā)明作進ー步說明。本發(fā)明的技術原理如下(I)降雨、徑流時間關系 圖I是次降雨徑流分割及徑流過程示意圖。從圖I可見，由于降雨到流域出口處(或致災地點)匯流需要經(jīng)過一定時間，最大降雨量與最大徑流量的出現(xiàn)，或者致災降雨強度與致災徑流量的出現(xiàn)存在一段時間差，即圖中M值。這個時間差為通過監(jiān)測降雨強度達到提前進行洪水災害預警的目的提供了理論和實踐基礎。因此，只需要找到和建立降雨強度與致災徑流量之間的數(shù)理關系，就可以獲得可信度較高的預警發(fā)布依據(jù)。達到及時、準確預報預警洪水災害，減少災害損失的目的。圖1中，Iy為第一次降雨過程，Iq為第一次徑流過程；II y為第二次降雨過程，II q
為第二次徑流過程；M為降雨最大值與徑流最大值之間的時間差。(2)降雨、徑流量值關系
根據(jù)水量平衡原理，流域降雨輸入與流域出口處的徑流量輸出之間存在以下量值關
系
O = P-^- Q〕— E 式中
Q :流域出口徑流輸出量；f :流域降雨輸入量，￡■:流域產流損失量，包括入滲、蒸
發(fā)、截留、填洼等；Qj :前次降雨余留徑流量。(3)瞬時單位線水文理論模型
瞬時單位線是指，總量為一個單位的地面凈雨在流域出口斷面形成的地面徑流過程線。瞬時單位線水文理論模型除了可描述降雨徑流過程外，還可給出達到或超過導致洪水災害的徑流量瞬時值，為準確及時發(fā)布洪水災害預警提供有力理論技術支持。瞬時單位線水文理論模型的數(shù)學方程如下
權利要求
1.瞬時單位線電子模型洪災預警機，其特征在于，包括翻斗雨量計，翻斗雨量計與凈雨模擬模塊連接，凈雨模擬模塊與瞬時單位線模擬模塊和損失模擬模塊連接，瞬時單位線模擬模塊與退水模擬模塊和流域輸出監(jiān)測預警模塊連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的瞬時單位線電子模型洪災預警機，其特征在于，所述流域輸出監(jiān)測預警模塊內設有預警提示設備和外接預警提示設備接ロ，預警提示設備為警笛、聲光報警器或預警提示牌。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的瞬時單位線電子模型洪災預警機，其特征在于，還包括能根據(jù)需要實現(xiàn)遠程預警的無線或有線通信發(fā)送裝置，無線或有線通信發(fā)送裝置與流域輸出監(jiān)測預警模塊連接。
4.根據(jù)權利要求I或2所述的瞬時單位線電子模型洪災預警機，其特征在于，采用模擬電路、數(shù)字電路、單片計算機電路或組合電路方式實現(xiàn)。
全文摘要
瞬時單位線電子模型洪災預警機，其包括翻斗雨量計，翻斗雨量計與凈雨模擬模塊連接，凈雨模擬模塊與瞬時單位線模擬模塊和損失模擬模塊連接，瞬時單位線模擬模塊與退水模擬模塊和流域輸出監(jiān)測預警模塊連接。本發(fā)明結構簡單、緊湊，預警判斷依據(jù)是瞬時單位線理論方法，較現(xiàn)有的時段降雨強度經(jīng)驗方法更可靠，預警及時度、準確度較高，工作可靠，安裝和操作方便，便于維護，能耗低，使用壽命長，適用范圍廣。
文檔編號G08B21/10GK102629413SQ20121011598
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月19日 優(yōu)先權日2012年4月19日
發(fā)明者孫志東, 王新奎 申請人:孫志東, 王新奎